JPH0364867A - 固体高分子電解質膜の表面改質法 - Google Patents
固体高分子電解質膜の表面改質法Info
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- JPH0364867A JPH0364867A JP1197959A JP19795989A JPH0364867A JP H0364867 A JPH0364867 A JP H0364867A JP 1197959 A JP1197959 A JP 1197959A JP 19795989 A JP19795989 A JP 19795989A JP H0364867 A JPH0364867 A JP H0364867A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、固体高分子電解質燃料電池の電極に接する高
分子電解質膜等に適用される固体高分子電解質膜の表面
改質法に関する。
分子電解質膜等に適用される固体高分子電解質膜の表面
改質法に関する。
固体高分子電解質Ｍ （ＳＰＥ）ｔ−用いる燃料電池、
あるいは、電気分解反応において、従来は、カーボンあ
るいはｐｔ等からなる電極を直接高分子電解質膜ヘホッ
トプレスにより直接接触させる方法、ｐｔ等の電極を膜
にプリントする方法、あるいは膜表面に金属塩の析出を
させる化学メツキ法があり、固体高分子電解質膜と電極
との密着性を向上させている。
あるいは、電気分解反応において、従来は、カーボンあ
るいはｐｔ等からなる電極を直接高分子電解質膜ヘホッ
トプレスにより直接接触させる方法、ｐｔ等の電極を膜
にプリントする方法、あるいは膜表面に金属塩の析出を
させる化学メツキ法があり、固体高分子電解質膜と電極
との密着性を向上させている。
固体高分子電解質膜を用いる燃料電池において、固体高
分子電解質膜と電極との接触界面で導電性および反応性
を増加させることがポイントとされている。電極での反
応は、子種にて２Ｈ７（気＋ − 体）→２Ｈ＋２ｅ の反応がｐｔ等の触媒活性点で＋ 行なわれ生成したＨは電解質膜 （液体）へ、電子ｅ
はカーボンあるいはグラファイト電極（固体）へと流れ
る三相の界面にて進行する。−極にても同様に１／２０
．（気体）−）−２Ｈ（液体）＋２ｅ（固体）→ＨｔＯ
の反応が三相界面にて行なわれる。これらの反応の抵抗
を減少させるために、反応界面の面積を増加させること
、および電極材料と固体高分子電解質膜との接触を増加
させることが必要である。
分子電解質膜と電極との接触界面で導電性および反応性
を増加させることがポイントとされている。電極での反
応は、子種にて２Ｈ７（気＋ − 体）→２Ｈ＋２ｅ の反応がｐｔ等の触媒活性点で＋ 行なわれ生成したＨは電解質膜 （液体）へ、電子ｅ
はカーボンあるいはグラファイト電極（固体）へと流れ
る三相の界面にて進行する。−極にても同様に１／２０
．（気体）−）−２Ｈ（液体）＋２ｅ（固体）→ＨｔＯ
の反応が三相界面にて行なわれる。これらの反応の抵抗
を減少させるために、反応界面の面積を増加させること
、および電極材料と固体高分子電解質膜との接触を増加
させることが必要である。
このため電極材料を多孔性にし、また、電極に高分子電
解質を含浸あるいは添加することが提案されているが、
固体高分子電解質膜の表面からの対策も重要となってい
る。
解質を含浸あるいは添加することが提案されているが、
固体高分子電解質膜の表面からの対策も重要となってい
る。
本発明の課題は、上記従来の問題点を解消することがで
きる固体高分子電解質膜の表面改質法を提供することで
ある。
きる固体高分子電解質膜の表面改質法を提供することで
ある。
本発明による固体高分子電解質膜の表面改質法は、固体
高分子電解質膜を用いる電気化学プロセスにおいて、反
応性および導電性の増加および電極と固体高分子電解質
膜との接触電位を低下させるために、前記固体高分子電
解質膜に電極材料等のイオン注入を行なうことを特徴と
する。
高分子電解質膜を用いる電気化学プロセスにおいて、反
応性および導電性の増加および電極と固体高分子電解質
膜との接触電位を低下させるために、前記固体高分子電
解質膜に電極材料等のイオン注入を行なうことを特徴と
する。
即ち、本発明においては、固体高分子電解質膜および電
極との間の反応性と導電性を増加させるために、固体高
分子電解質膜の表面での反応活性点の賦与および導電性
の増加をもたらす表面改質として高分子表面へのイオン
注入を行なうものである。イオン種としては、ｐｔ、ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃなどが有効で、これらの組合
せも有用である。イオン注入法としては＋イオンあるい
は−イオンがとられ、注入の深さは０．００５μから１
μまでとられる。
極との間の反応性と導電性を増加させるために、固体高
分子電解質膜の表面での反応活性点の賦与および導電性
の増加をもたらす表面改質として高分子表面へのイオン
注入を行なうものである。イオン種としては、ｐｔ、ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｃなどが有効で、これらの組合
せも有用である。イオン注入法としては＋イオンあるい
は−イオンがとられ、注入の深さは０．００５μから１
μまでとられる。
本発明によれば、高分子材料へのメタルあるいはＣのイ
オン注入（１０”Ｓｌ ０ ”／ｃＩＩＬ”）により表
面の導電性の増加および化学反応性の増加が得られる。
オン注入（１０”Ｓｌ ０ ”／ｃＩＩＬ”）により表
面の導電性の増加および化学反応性の増加が得られる。
高分子材料では熱劣化を防ぐため冷却を必要とする。
本発明の一実施例として、固体高分子電解質（Ｎａｔｉ
ｏｎ−１１７） Ｍ （デエポン社Ｉｆり面にＣおよび
ｐｔ のイオン注入を行なった。真空度は１０〜’−
ｉｏ’ｒ 注入量は前者は２ｘｌＯ”ｉｏｎ／ｉ１
後ｒｒ １ 者はｌ ｘ ｌ Ｑ” ｉｏｎ／ｉ：：♂である。ター
ゲット温度は２５″Ｏ以下、ビーム電流は２ｍＡ以下、
照射時間２０分以下である。
ｏｎ−１１７） Ｍ （デエポン社Ｉｆり面にＣおよび
ｐｔ のイオン注入を行なった。真空度は１０〜’−
ｉｏ’ｒ 注入量は前者は２ｘｌＯ”ｉｏｎ／ｉ１
後ｒｒ １ 者はｌ ｘ ｌ Ｑ” ｉｏｎ／ｉ：：♂である。ター
ゲット温度は２５″Ｏ以下、ビーム電流は２ｍＡ以下、
照射時間２０分以下である。
上記のＮａｔｉｏｎ膜の絶縁性はイオン注入により表面
は電気伝導性をもち、注入量により電導性は増加する。
は電気伝導性をもち、注入量により電導性は増加する。
注入されたｐｔにより水素の解離反応が出現した。
このイオン注入Ｎａｔｉｏｎを水に浸漬させると、イオ
ン導電性は回復されるが電子伝導性は生じない。
ン導電性は回復されるが電子伝導性は生じない。
上記イオン注入したＮａ１ｉ□Ｈ膜へＰｔ担持カーボン
ブラックおよび撲水剤を混入したグラファイト電極を取
付けたセルは、ＨｌおよびＯ，ガス導入によって作用す
る燃料電池としての機能が第１図に示すように従来から
の未処理Ｎａｔｉｏｎ膜のみのものよりも向上した。
ブラックおよび撲水剤を混入したグラファイト電極を取
付けたセルは、ＨｌおよびＯ，ガス導入によって作用す
る燃料電池としての機能が第１図に示すように従来から
の未処理Ｎａｔｉｏｎ膜のみのものよりも向上した。
ＮａｔｉｏｎへのＣおよびＰｔのイオン注入によりＮａ
ｔｉｏｎとカーボン電極との接触性が増加して内部抵抗
は減少し、またｐｔ上でのＨ８の解離反応性は増加した
。これは気／液／固の３相が電極およびＮａｔｉｏｎの
両者の界面にて生ずる時発電効率が高くなる。これは電
極と固体高分子電解質膜との接触界面での分極によるポ
テンシャル障壁が低減化されることに起因するとみなさ
れる。
ｔｉｏｎとカーボン電極との接触性が増加して内部抵抗
は減少し、またｐｔ上でのＨ８の解離反応性は増加した
。これは気／液／固の３相が電極およびＮａｔｉｏｎの
両者の界面にて生ずる時発電効率が高くなる。これは電
極と固体高分子電解質膜との接触界面での分極によるポ
テンシャル障壁が低減化されることに起因するとみなさ
れる。
Ｎａｔｉｏｎ膜への注入イオン種としてはＣ，Ｐｔの他
にＰｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒなどがあり、またこれら２種
以上の混合も有効であった。
にＰｔ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒなどがあり、またこれら２種
以上の混合も有効であった。
本発明によれば、固体高分子電解質燃料電池の電極′界
面にて、固体高分子電解質膜表面にカーボンあるいはＰ
ｔ 、 Ｐｄ等のメタルあるいは両者のイオン注入を行
なうことにより、膜表面の表面改質を行ない、接触界面
領域での反応性および電導性の増加および接触抵抗の低
減化が行なわれ、燃料電池の効率を向上させることがで
きる。
面にて、固体高分子電解質膜表面にカーボンあるいはＰ
ｔ 、 Ｐｄ等のメタルあるいは両者のイオン注入を行
なうことにより、膜表面の表面改質を行ない、接触界面
領域での反応性および電導性の増加および接触抵抗の低
減化が行なわれ、燃料電池の効率を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による燃料電池単セルと従来
の単セルとの負荷をかけた場合の電流−電圧特性図であ
る。 ａ・・・本発明の一実施例、ｂ・・・従来例。
の単セルとの負荷をかけた場合の電流−電圧特性図であ
る。 ａ・・・本発明の一実施例、ｂ・・・従来例。
Claims (1)
- 固体高分子電解質膜を用いる電気化学プロセスにおいて
、反応性および導電性の増加および電極と固体高分子電
解質膜との接触電位を低下させるために、前記固体高分
子電解質膜に電極材料等のイオン注入を行なうことを特
徴とする固体高分子電解質膜の表面改質法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197959A JPH0364867A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 固体高分子電解質膜の表面改質法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197959A JPH0364867A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 固体高分子電解質膜の表面改質法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0364867A true JPH0364867A (ja) | 1991-03-20 |
Family
ID=16383163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1197959A Pending JPH0364867A (ja) | 1989-08-01 | 1989-08-01 | 固体高分子電解質膜の表面改質法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0364867A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276642A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Japan Science & Technology Agency | イオン注入により作製した電解質膜電極接合体 |
| WO2010046346A1 (de) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Kg | Lithiumionen-akku |
| JP2012184474A (ja) * | 2011-03-05 | 2012-09-27 | Univ Of Fukui | 金属メッキ材料の製造方法 |
-
1989
- 1989-08-01 JP JP1197959A patent/JPH0364867A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005276642A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Japan Science & Technology Agency | イオン注入により作製した電解質膜電極接合体 |
| WO2010046346A1 (de) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Kg | Lithiumionen-akku |
| JP2012184474A (ja) * | 2011-03-05 | 2012-09-27 | Univ Of Fukui | 金属メッキ材料の製造方法 |
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